工业机器人技术基础

《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目三

ABB工业机器人的基本操作项目二工业机器人的系统组成及技术参数项目一 工业机器人技术概述项目四

ABB工业机器人的I/O通信65项目六

ABB工业机器人程序编写项目五

ABB工业机器人的程序数据任务二工业机器人的发展现状及趋势任务三工业机器人的分类任务四工业机器人的典型应用项目一 工业机器人技术概述任务一初识工业机器人任务一初识工业机器人123机器人的由来及分类工业机器人的定义工业机器人的特点01机器人的由来及分类任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（1）机器人的由来“机器人”是20世纪才出现的新名词。1920年，捷克作家卡雷尔·凯培克（Karel

Capek）在他的幻想情节剧《罗萨姆的万能机器人》中第一次提出了“robota”（机器人）这个名词。1950年，美国著名科学幻想小说家阿西莫夫在他的小说《我是机器人》中，提出了有名的“机器人三定律”：1）机器人必须不危害人类，也不允许它眼看着人类将受到伤害而袖手旁观；机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类；机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它做出牺牲。阿西莫夫提出的“机器人三定律”，后来成为了机器人学术界默认的研发原则。但在当时，“机器人”一词也仅仅具有科幻意义，并不具备现实意义，真正使机器人成为现实是20世纪工业机器人出现以后。任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类我们可以从不同的角度对机器人进行分类，如机器人的控制方式、信息输入方式、结构形式、移动、智能程度、用途等。目前比较常见的是按机器人的用途来进行分类。1）工业机器人或产业机器人应用在工农业生产中，主要应用在制造业部门，进行焊接、喷漆、装配、搬运、检验、农产品加工等作业。图1-1所示的焊接机器人就属于工业机器人。图1-1焊接工业机器人任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类2）探索机器人用于太空和海洋探索，也可用于地面和地下探险。图1-2所示为我国目前最先进的无人无缆自主潜水器“潜龙三号”，以深海复杂地形条件下资源环境勘查为主要应用方向。图1-2“潜龙三号”无人无缆自主潜水器任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类3）服务机器人服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存得更好，使制造业以外的设备工作得更好，比如送餐机器人、迎宾机器人、医疗服务机器人等。如图1-3所示为walker服务机器人。图1-3

walker服务机器人任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类4）军事机器人军事机器人是用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。它又可分为空中军用机器人、海洋军用机器人和地面军用机器人，或简称为空军机器人、海军机器人和陆军机器人。图1-4为地面军用机器人。图1-4军事机器人任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类5）医疗机器人图1-5所示的医用机器人，为美国达芬奇手术机器人，它相当于赋予了外科医生一双360度自如运动的手和一双高清放大镜般的眼睛，它集成了三维高清视野、可转腕手术器械和直觉式动作控制三大特性，使医生能将微创技术更广泛应用于复杂的外科手术，它能在不开胸、不开腹的情况下，通过几个孔道完成手术，具有创伤更小、出血更少的优势。图1-5美国达芬奇手术机器人任务一初识工业机器人

1.机器人的由来及分类（2）机器人的分类6）其他领域机器人其他领域机器人包括娱乐机器人与家用机器人等。图1-6所示的犬型机器人爱宝为娱乐机器人，图1-7所示吸尘器机器人为家用机器人。图1-6娱乐机器人——犬型机器人爱宝图1-7家用机器人——吸尘器机器人02工业机器人的定义从世界机器人的发展趋势看，工业机器人在市场份额中占有

重要比例，科技的发展，时代的进步都离不开工业机器人。那么，什么是工业机器人？工业机器人问世已有几十年，但是机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。下面是目前国际上比较认可的一些关于工业机器人的定义：任务一初识工业机器人

2.工业机器人的定义美国机器人协会（RIA）对机器人的定义是：“所谓工业机器人，是为了完成不同的作业，根据种种程序化的运动来实现材料、零部件、工具或特殊装置的移动并可重新编程的多功能操作机。”国际机器人联合会（IFR）给出的定义为：“工业机器人是一种自动控制的、可重复编程的（至少具有三个可重复编程轴）、具有多种用途的操作机。”任务一初识工业机器人

2.工业机器人的定义任务一初识工业机器人

2.工业机器人的定义（3）日本产业机器人协会（JIRA）的定义是：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。”它又分以下两种情况来定义：工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”。智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”。国际标准化组织（ISO）对工业机器人的定义是：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能够完成各种作业的可编程操作机。”我国科学家对工业机器人的定义是：“工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高级灵活性的自动化机器”。任务一初识工业机器人

2.工业机器人的定义03工业机器人的特点工业机器人的特点一般情况下，工业机器人具有以下四个特点：具有特定的机械结构，其动作具有类似人的手、腰、大臂、小臂、手腕、手等肢体的功能。具有通用性，其可根据工作要求，更换末端操作器与动作程序，从事多种工作。具有不同程度的智能，如记忆、感知、推理、决策、学习等。相对独立性，可以在不依赖人的干预下，独立完成工作任务。任务一初识工业机器人谢谢观看！天津机电职业技术学院课程资源建设项目《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目三

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ABB工业机器人的程序数据项目一 工业机器人技术概述任务一

初始工业机器人任务二工业机器人的发展现状及趋势任务三工业机器人的分类任务四工业机器人的典型应用任务二工业机器人的发展现状及趋势123全球工业机器人的发展状况中国工业机器人的发展状况工业机器人发展趋势01全球工业机器人的发展状况任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况在1958年，恩格尔伯格和德沃尔联手制造出第一台真正实用的工业机器人（如图1-8所示），并很快得到了应用；随后，他们成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司，并将

第一批机器人称为“Unimate”，意思是“万能

自动”，恩格尔伯格因此被称为“工业机器人之父”。机器人“Unimate”是通过一个计算机，

来控制一个多自由度的机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，该类机器人的特点是它对外界的环境没有感知。图1-8世界上第一台工业机器人任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况1978年，美国Unimation公司推出图1-9所示的通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。图1-9通用工业机器人PUMA任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况近年来，随着全球人口红利的日益减少，自动化生产需求的不断释放，工业机器人产业发展迎来了巨大爆发，不少国家都积极投入到“机器换人”的大潮之中，工业机器人逐渐成为了全球新一轮科技和产业变革的关键切入点，以及衡量国家创新力与竞争力的重要标志。全球工业机器人市场屡创新高，从图1-10的2008-2017年全球工业机器人市场销售统计情况来看，2009年受全球金融危机的影响，工业机器人销售量骤减，同比下降47%，仅6万台。但是

2010年机器人的销量强势反弹，销量达到11.8万台，比2009年增长96.7%。2011年工业机器人的销量更是创下历史记录，达到16.5万台。2010-2017年，全球工业机器人销量进入新一轮快速增长，年均增速大于25%。2017年全球工业机器人销量达38.7万台，与2016年相比增长了31%。任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况图1-10

2008-2017年全球工业机器人市场销售统计情况任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况图1-11

2013-2018年全球工业机器人市场销售额统计任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况虽然全球销售市场得以蓬勃发展，但却存在着区域发展不均衡的现象。图1-12为2011-2015年全球主要区域工业机器人的销售

情况。该图显示，2015年全球工业机器人销量共计25.4万台，其中亚洲销量16万，占全球工业机器人销售比重的65%；欧洲销量

5万台，占全球工业机器人销售比重的20%；美洲销量3.8万台，而且主要集中在美国。任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况图1-12

2011-2015年全球主要区域工业机器人的销售情况任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况从国家层面来说，也存在着发展不均衡的现象。如图1-13是2015年全球工业机器人市场各国占比情况。从图中可以看出，2015年中国工业机器人销量占到了全球工业机器人总销量的27%。实际上从2013年开始，中国已经是全球工业机器人年销量最大的国家。图1-13

2015年全球工业机器人市场分布任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况同样地，工业机器人的主要应用行业销售占比也存在着不均衡现象。图1-14所示的2015年全球工业机器人主要应用行业销售占比表明，工业机器人的主要应用行业比例中，汽车行业占38%，汽车行业自动化装备的生产线大部分使用工业机器人。图1-14

2015年全球工业机器人主要应用行业销售占比任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况目前，国际上主要的工业机器人生产企业如表1-1所示，主要分为欧系和日系。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS，瑞士的ABB，意大利的COMAU，英国的Autotech

Robotics等。日系中主要有安川（YASKAWA）、OTC、松下（Panasonic）和发那科（FANUC）等。瑞士的ABB，德国的KUKA，日本的YASKAWA与FANUC合称为全球工业机器人领域的“四大家族”。ABB总部在欧洲，其核心技术主要体现在工业机器人控制系统方面；KUKA本属于德国，2015年被“美的”公司以300亿收购，其在原材料、本

体零件和系统集成方面具有一定优势；FANUC、YASKAWA作为日本公司在工业机器人关键零部件的研发方面具备较强的技术优势。任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况表1-1世界知名工业机器人生产企业产业链环节说明知名企业关键零部件控制系统设定模拟输出信号的名字ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、松下、那智不二越、三菱、贝加莱、KEBA、倍福等伺服电机博世力士乐、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、松下、三菱、三洋、西门子、贝加莱等减速器设定信号所在的I/O模块Harmonic

drive（哈默纳科）、Nabtesco（纳博特斯克）、SUMITOMO（住友）、SEJINIGB（

劲）、SPINEA等机器人本体ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、OTC（欧地希）、PANASONIC（松下）、KOBELCO（神钢）、川崎重工、那智不二越、现代重工、

REIS（徕斯）、COMAU（柯马）、ADEPT（爱德普）、EPSON（爱普生）等系统集成ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、PANASONIC（松下）、KOBELCO（神钢）、COMAU（柯马）、DURR（杜尔）、REIS（徕斯）、CLOOS（克鲁斯）、德玛泰克、埃森曼、IGM、OTC（欧地希）、UNIX（优尼）、ADEPT（爱德普）、EPSON（爱普生）等任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况2016年，“四大家族”在中国工业机器人市场份额合计达到57.4%，如图1-15所示。并且在六轴关节机器人、汽车产业应用、焊接等高端应用领域的市场份额达到90%，如图

1-16所示。减速器是工业机器人成本最高的零部件，HarmonicDrive（哈默纳科）、Nabtesco（纳博特斯克）这两家企业的减速器的份额占到全球市场份额的75%。任务二工业机器人的发展现状及趋势

1.全球工业机器人的发展状况图1-15

2016年工业机器人市场份额图1-16“四大家族”垄断中国高端工业机器人市场情况02中国工业机器人的发展状况任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况我国工业机器人起步于20世纪70年代初，经过30多年发展，大致经历了三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的适用期。当前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况据工信部统计，我国涉及机器人生产的企业已逾1000家，其

中超过200家是机器人本体制造企业，大部分以组装和代加工为主，处于产业链低端，产业集中度低、总体规模小；各地还出现了50

多个以发展机器人为主的产业园区。目前国内机器人行业具有代表性的企业有新松、埃斯顿、埃夫特、广州数控、新时达、拓斯达、巨星科技、华昌达等。这些公司已在机器人产业链中游和上游进行拓展，通过自主研发或收购等方式掌握零部件和本体的研制技术，结合本土系统集成的服务优势，已经具备一定的竞争力，未来有望实现对国外品牌的进口替代。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况从2013-2017年，我国机器人产业迎来高速发展期，产业规模开始不断扩大，平均规模增速超过15%，平均增长率高达30%，截至2018年，国内机器人市场规模已经接近90亿美元。国产工业机器人的市场份额从最早的被国外品牌垄断，到现在能在国内市场占有超过30%的市场份额。我国工业机器人行业的发展现状如下：任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况（1）工业机器人产量持续增长图1-17所示是2015-2019年中国工业机器人的产量情况，从图中可以看出，近年来我国工业机器人行业迅猛发展，产量持续增长，成为了工业机器人应用第一大国。2019年的工业

机器人产量略有下降，是因为受到全球大环境下行，制造业企业对机器人需求下降的影响。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况图1-17

2015-2019年中国工业机器人产量情况任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况（2）工业机器人销量攀升图1-18和图1-19分别展示了2013-2020年中国工业机器人的销售增长情况。很明显近年来中国工业机器人销量和销售额持续增长，预计2020年中国工业机器人销量将突破25万台，销售

额达到93.5亿美元，毫无疑问，中国已成为全球最大的工业机器人市场。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况图1-18

2013-2020年中国工业机器人销售情况图1-19

2013-2020年中国工业机器人销售额情况任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况（3）工业机器人密度提高机器人密度是衡量国家制造业自动化发展程度的标准之一。随着国内制造业应用需求的高速增长，中国机器人密度由2016年的68台/万人提高至2017年的88台/万人，首次超过全球平均

水平，但是依旧与发达国家存在较大的差距。图1-20所示为

2016年主要国家工业机器人使用密度，图1-21所示为2013-2017年中国工业机器人使用密度及增长率。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况图1-20

2016年主要国家工业机器人使用密度图1-21

2013-2017年中国工业机器人使用密度及增长率任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况（4）工业机器人产业投资火热2017年及2018年工业机器人领域融资事件频发，但多为初创型企业。表1-2为2018年中国工业机器人行业投融资情况，融资轮次多集中在于A轮、Pre-A轮。此外，从细分领域看，

协作机器人最火爆，其次是仓储物流领域。任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况企业融资时间融资轮次融资金额行业应用艾利特2018/01A轮5000万人民币工程系统、协作机器人马路创新2018/01A轮6000万人民币AGV仓储物流阿丘科技2018/01A轮800万美元机器视觉小觅智能2018/01战略投资3000万人民币VPS视觉定位导航技术慧灵科技2018/02Pre-A轮未透露轻量型协作机械臂提供商蓝胖子机器人2018/03A+轮数千万美元仓储物流节卡机器人2018/03A+轮6000万人民币协作机器人来福谱波2018/03A轮近亿元人民币谱波减速器木蚁机器人2018/03Pre-A轮数千万元人民币AGV机器人尔智机器人2018/04A轮3000万人民币协作机器人井智高科2018/05Pre-A轮数千万人民币AGV仓储物流高仙机器人2018/05A轮数千万美元SLAM、激光导航任务二工业机器人的发展现状及趋势

2.中国工业机器人的发展状况镁伽机器人2018/06A轮数千万美元协作机器人越疆科技2018/06A+轮1亿人民币多关节机器人橙子自动化2018/07B轮9375万人民币3C系统集成科大智能2018/07战略投资6.18亿人民币工业智能解决方案供应商慧灵科技2018/08A轮3000万人民币轻量型协作机械臂提供商天创电子2018/08A+轮数千万人民币工业自动化设备研发制造商库宝机器人2018/08A轮数千万人民币AGV仓储物流来福谱波2018/09B轮数千万人民币谱波减速器03工业机器人发展趋势任务二工业机器人的发展现状及趋势

3.工业机器人发展趋势工业机器人在许多生产领域的应用实践证明，它在提高生产

自动化水平，提高劳动生产率、产品质量及经济效益、改善工人

劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用。随着科学技术的进步，机器人产业必将得到更加快速的发展，工业机器人将得到更加广

泛的应用。任务二工业机器人的发展现状及趋势

3.工业机器人发展趋势技术发展趋势。在技术发展方面，工业机器人正向结构轻量化、智能化、模块化和系统化的方向发展。未来主要的发展趋势如下：机器人结构的模块化和可重构化。控制技术的高性能化、网络化。03040506控制软件架构的开放化、高级语言化。伺服驱动技术的高集成度和一体化。多传感器融合技术的集成化和智能化。人机交互界面的简单化、协同化。任务二工业机器人的发展现状及趋势

3.工业机器人发展趋势（2）应用发展趋势。自工业机器人诞生以来，汽车行业一直是其应用的主要领域。2014年,北美机器人工业协会在年度报告中指出，截至2015年年底，汽车行业仍然是北美机器人最大的应用市场，但其在电子、电气、金属加工、化工、食品等行业的出货量却增速迅猛。由此可见，未来工业机器人的应用依托汽车产业，并迅速向各行业延伸。对于机器人行业来讲，这是一个非常积极的信号。任务二工业机器人的发展现状及趋势

3.工业机器人发展趋势（3）产业发展趋势。2010-2017年，全球工业机器人销量进入新一轮快速增长，年均增速大于25%。2015年全球工业机器人销量共计25.4万台，其中亚洲销量16万，占全球工业机器人销售比重的65%，中国市场的机器人销量近55000台。2017年全球工业机器人销量达38.7万台，与2016年相比增长了31%。

2017年全球工业机器人销售额达到154亿美元，2018年，随着工业机器人进一步普及，销售额突破了160亿美元，中国的销售额达到60亿美元，成为全球最大的工业机器人市场。到目前为

止，全球的主要机器人市场集中在亚洲、澳洲、欧洲及北美，累计安装量已超过200万台。工业机器人的时代即将来临，并将在智能制造领域掀起一场变革。谢谢观看！天津机电职业技术学院课程资源建设项目《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目三

ABB工业机器人的基本操作项目二工业机器人的系统组成及技术参数项目一 工业机器人技术概述项目四

ABB工业机器人的I/O通信65项目六

ABB工业机器人程序编写项目五

ABB工业机器人的程序数据项目一 工业机器人技术概述任务一初识工业机器人任务二工业机器人的发展现状及趋势任务三工业机器人的分类任务四工业机器人的典型应用任务三工业机器人的分类123根据机械结构分类根据控制方式分类根据驱动方式分类任务三工业机器人的分类关于工业机器人的分类，目前国际上并没有一个统一的标准，通常可以按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等方式来进行划分。在本书中将按照以下三种方法对机器人进行分类：01按机械结构分类02按控制方式分类03按驱动方式分类01根据机械结构分类任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类虽然机器人的结构差异很大，但所有机器人均能将一个部件移动到空间的某一点。机器人的主要运动轴一般有1~3个自由度，由结实耐用的关节（通常紧靠基座部位）构成。因而，根据机械结构可以将大部分工业机器人分为直角坐标（笛卡尔坐标）机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人，并联机器人和移动机器人。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（1）直角坐标（笛卡尔坐标）机器人图1-22所示的直角坐标机器人是一种最简单的结构，该类机器人是以直线运动轴为主，通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变，其动作空间为一长方体。该类机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解，但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低，实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图图1-22直角坐标机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（2）柱面坐标机器人柱面坐标机器人主要由旋转（

）基座、垂直移动（z）轴和水平移动（r）轴构成，如图1-23所示，是通过一个转动和两个移动来实现位置的改变，其动作空间呈圆柱形。该类机器人优点是结构简单、刚性好，缺点是在其动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空间利用率较低。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图图1-23柱面坐标机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（3）球面坐标系机器人球面坐标机器人的空间位置分别由旋转（

）、摆动（β）和平移（r）3个自由度确定，如图1-24所示，动作空间形成

球面的一部分，其机械手能够作前后伸缩移动、在垂直平面

上摆动以及绕底座在水平面上转动。球面坐标机器人结构紧

凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大

于多关节型机器人。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图图1-24球面坐标机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（4）多关节坐标机器人多关节坐标机器人由多个旋转和摆动机构組合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对涂装、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。多关节坐标机器人的摆动方向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）垂直多关节机器人图1-25所示的垂直多关节机器人模拟人类的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常由2~3个自由度构成。其动作空间近似一个球体，所以也称为多关节球面机器人。其优点是可以自由的实现三维空间的各种姿势及生成各种复杂形状的轨迹。相对机器人的安装面积，其动作范围很宽。缺点是结构刚度较低，动作的绝对位置精度较低。目前工业界使用最多的垂直多关节工业机器人为串联关节型垂直6轴机器人。目前工业界使用最多的垂直多关节工业机器人为串联关节型垂直6轴机器人。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图图1-25垂直多关节机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（b）水平多关节机器人如图1-26所示，水平多关节机器人具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择2~4个，动作空间为一圆柱体。水平多关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好，能方便地实现二维平面上的动作，在装配作业中得到普遍的应用。目前工业界使用最多的水平多关节型机器人是平面多关节机器人，也称为SCARA(SelectiveCompliance

Assembly

Robot

Arm)机器人，如图1-28(b)所示。SCARA工业机器人精度高，动作范围较大，坐标计算简单，结构轻便，响应速度快，但负载较小。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（a）示意图（b）实物图图1-26水平多关节机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（5）并联机器人并联机器人可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机器人。图1-27为一种六自由度并联机器人。并联机器人不易产生动态误差，无误差积累，精度较高。另外其结构紧凑稳定，输出轴大部分承受轴向力，机器刚性高，承载能力大。但是，并联机器人在位置求解上正解比较困难，而反解容易。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类图1-27六自由度并联机器人任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类（6）移动机器人如图1-28所示的移动机器人可沿某个方向或任意方向移动。根据移动方式的不同，移动机器人可分为轮式机器人、履带式机器人和步行机器人，其中后者又有单足、双足、四足、六足和八足行走机器人之分。移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统，是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。任务三工业机器人的分类1.根据机械结构分类图1-28移动机器人02根据控制方式分类任务三工业机器人的分类2.根据控制方式分类从控制的角度来看，工业机器人可以分为点位控制机器人和连续轨迹控制机器人。（1）点位控制机器人点位控制的机器人广泛用于执行将部件从某一位置移动到另一位置的操作。例如图1-29的码垛工业机器人就是点位伺服控制的机器人。任务三工业机器人的分类2.根据控制方式分类图1-29码垛工业机器人任务三工业机器人的分类2.根据控制方式分类（2）连续轨迹控制机器人许多应用要求机械手的作用半径大或能送重的负载物，特别是有的应用场合，需要沿空间一条复杂的轨迹运动，还可能

要求手臂末端作高速运动。这种应用包括：喷漆、抛光、磨削、电弧焊等，运动要求执行的任务十分复杂，因为轨迹是连续的，故称为连续轨迹（CP）机器人。图1-30所示的弧焊工业机器人属于连续轨迹伺服控制机器人。任务三工业机器人的分类2.根据控制方式分类图1-30连续轨迹控制工业机器人03根据驱动方式分类任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类工业机器人的驱动方式主要有气动驱动、液压驱动和电动驱动三种。（1）气动驱动式工业机器人气动驱动是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动，适用于中小负载、快速驱动、精度要求较低的有限点位控制的工业机器人，如冲压机器人，或用于点焊等较大型通用机器人的气动平衡中，或用于装备机器人的气动夹具。图1-31为用于焊接的气动

驱动式工业机器人。任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类图1-31气动驱动式焊接工业机器人任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类（2）液压驱动式工业机器人液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能转变成机械能。液压驱动系统控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现

连续轨迹控制、操作力大、功率体积比大，适合于大负载、低

速驱动的工业机器人应用。但液压驱动系统对密封的要求较高，对温度有要求，此外要求的制作精度较高。图1-32所示的Nachi的SC700机器人与SC500机器人都属于液压驱动式工业机器人。任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类图1-32液压驱动式工业机器人任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类（3）电动驱动式工业机器人电动驱动是利用各种电动机产生力矩和力，即由电能产生动能，直接或间接地驱动机器人各关节动作。电动驱动方式控制精度高、能精确定位、反应灵敏并可实现连续轨迹控制，适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度、速度较高的机器人。图1-33所示的库卡KRAgilus系列机器人就属于电动

驱动式工业机器人。任务三工业机器人的分类3.根据驱动方式分类图1-33库卡KRAgilus系列电动驱动式工业机器人谢谢观看！天津机电职业技术学院课程资源建设项目《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目三

ABB工业机器人的基本操作项目二工业机器人的系统组成及技术参数项目一 工业机器人技术概述项目四

ABB工业机器人的I/O通信65项目六

ABB工业机器人程序编写项目五

ABB工业机器人的程序数据项目一 工业机器人技术概述任务一初识工业机器人任务二工业机器人的发展现状及趋势任务三工业机器人的分类任务四工业机器人的典型应用任务四工业机器人的典型应用241

工业机器人搬运工业机器人码垛3

工业机器人焊接工业机器人装配65工业机器人打磨工业机器人喷涂任务四工业机器人的典型应用近几年工业机器人产业的迅猛发展已经成为当前国内制造业的

一大热点。机器人制造模式，不仅成功的解决了劳动力短缺的问题，

提高了产品质量，同时还降低了企业运行成本，缩短了产品制作周期。机器人在各行各业的渗透，极大程度上改善了人们的生活质量，用机

器人替换人类去完成一些简单、重复的工作已然成为当前社会发展的

一种趋势。当今世界近一半的工业机器人集中使用在汽车领域，主要进行搬运、码垛、焊接、喷涂和装配等复杂作业。中国工业机器人主要应用在汽车及零部件制造、电子电气、金属/机械加工、食品、物流、橡胶、化工等领域。近年来中国工业机器人行业应用分布情况，如图

1-34所示。任务四工业机器人的典型应用图1-34中国工业机器人行业应用分布情况01工业机器人搬运任务四工业机器人的典型应用1.工业机器人搬运搬运机器人用途很广泛，一般只需要点位控制，即被搬运零件无严格的运动轨迹要求，只要求始点和终点位置准确。最的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器来完成各种不同形状和状态的工件搬运，减少了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人超过10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运以及集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定相应标准，规定了人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。机器人搬运工作如图1-35所示。任务四工业机器人的典型应用1.工业机器人搬运图1-35工业机器人搬运02工业机器人码垛任务四工业机器人的典型应用2.工业机器人码垛码垛机器人可以按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛作业。机器人码垛作业可以迅速提高企业的生产效率和产量，同时减少人工搬运带来的错误，其可以全天候作业，每年可节省大量的人力资源成本，达到减员增效。码垛机器人广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装以及瓶装等各种形式的包装成品均适用，机器人码垛工作如图1-36所示。图1-36工业机器人码垛03工业机器人焊接任务四工业机器人的典型应用3.工业机器人焊接焊接机器人目前应用最广泛，它又分为点焊和弧焊两类。点焊机器人负荷大、动作快，工作位置和姿态要求严格，一

般有6个自由度。弧焊机器人负载小、速度低。弧焊对机器人的运动轨迹要求严格，必须实现连续路径控制，即在运动轨迹的每个点都必须实现预定的位置和姿态要求。弧焊机器人的6个自由度中，一般3个自由度用于控制焊接工具跟随

焊缝的空间轨迹，另外3个自由度保持焊接工具与工件表面有正确的姿态关系，这样才能保证良好的焊缝质量。目前汽车制造厂已经广泛使用焊接机器人进行承重大梁和车身的焊接，焊接机器人作业如图1-37所示。任务四工业机器人的典型应用3.工业机器人焊接图1-37工业机器人焊接04工业机器人装配任务四工业机器人的典型应用4.工业机器人装配装配机器人要求具有较高的位姿精度，手腕具有较大的柔性，如图1-38所示。因为装配是一个复杂的过程，不仅要检测装配作业过程中的误差，而且要纠正这种误差。因此，装配机器人采用了许多传感器，如接触传感器、视觉传感器、听觉传感器等。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套等特点，主要用于各种电器制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效、精确、可不间断工作等特点。图1-38工业机器人装配05工业机器人喷涂任务四工业机器人的典型应用5.工业机器人喷涂喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电

机等。其多釆用5或6个自由度关节式结构，手臂有较大的运动空

间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2~3个自由度，可灵活运动。较先进的喷涂机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示教来实现示教。这种工业机器人多用于喷涂生产线上，重复定位精度不高。另外由于漆雾易燃，驱动装置必须防燃防爆。喷漆机器人广泛应用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。喷涂机器人作业如图1-39所示。任务四工业机器人的典型应用5.工业机器人喷涂图1-39工业机器人喷涂06工业机器人打磨任务四工业机器人的典型应用6.工业机器人打磨打磨机器人是目前国内典型的工业机器人应用之一，其中最广泛的是利用机器人末

端操作器将工业制件抓取至砂轮等磨削设备

处，按照产品的生产工艺要求，对其表面进

行打磨处理，达到合格标准。打磨机器人能

代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自

动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻

工和原子能等部门。典型打磨零件有：铝轮

毂、变频器壳、同步器壳、同步器齿毂、轴

承盖、缸体、阀体、阀盖、输出轴、发动机

齿轮等，机器人打磨如图1-40所示。图1-40工业机器人打磨谢谢观看！天津机电职业技术学院课程资源建设项目《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目一

工业机器人技术概述项目三

ABB工业机器人的基本操作项目四

ABB工业机器人的I/O通信65项目六

ABB工业机器人程序编写项目五

ABB工业机器人的程序数据项目二

工业机器人的系统组成及技术参数项目二 工业机器人的系统组成及技术参数任务一 工业机器人的基本组成任务二 工业机器人的技术指标任务一

工业机器人的基本组成1234工业机器人本体控制器示教器末端执行器65安全组件工业计算机任务一工业机器人的基本组成工业机器人是一种模拟人手臂、手腕和手的功能的机电一体化设备，可对物体运动的位置、速度和加速度进行精确控制，从而完成某一功能的生产作业要求。如图2-1所示，工业机器人通常由机械部分、控制部

分、传感部分三大部分组成。这三大部分主要包括机构（机械结构系统）、感受系统、驱动系统、控制系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统六个子系统。如果用人来比喻机器人的组成的话，那么控制系统相当于人的“大脑”，感知系统相当于人的“视觉与感觉器官”，驱动系统相当于人的“肌肉”，执行机构相当于人的“身躯和四肢”。整个机器人运动功能的实现，是通过人机交互系统，采用工程的方法控制实现的。任务一工业机器人的基本组成图2-1工业机器人组成框图任务一工业机器人的基本组成以常见的六轴工业机器人为例，其系统基本组成主要有工业机器人本体、控制器、示教器、末端执行器、工业计算机、安全组件，如图2-2所示。图2-2工业机器人主要组成01工业机器人本体任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体工业机器人本体是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。（1）机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。它本质上是模仿人手臂设计的空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动。关节通常是移动关节和旋转关节。移动关节允许连杆作直线移动，旋转关节仅允许连杆之间发生旋转运动。由关节-连杆结构所构成的机械臂大体可分为基座、腰部、臂部（大臂和小臂）和手腕4个部分，由4个独立旋转“关节”（腰关节、肩关节、肘关节和腕关节）串联而成，如图2-3所示。它们可在各个方向运动，这些运动就是机器人在“做工”。任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体①基座。基座是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座上。对固定式机器人，直接连接在地面基础上；对移动式机器人，则安装在移动机构上，可分为有轨和无轨两种。②腰部。腰部是机器人手臂的支撑部分。根据执行机构坐标系的不同，腰部可以在基座上转动，也可以和基座制成一体。有时腰部也可以通过导杆或导槽在基座上移动，从而增大工作空间。任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体③手臂。手臂是连接机身和手腕的部分，由操作机的动

力关节和连接杆件等构成。它是执行机构中的主要运动部件，也称主轴，主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置，满

足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到基座。④手腕。手腕是连接末端执行器和手臂的部分，将作业载荷传递到臂部，也称次轴，主要用于改变末端执行器的空间姿态。任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体图2-3机械臂的基本构造任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体（2）驱动装置驱动装置是驱使工业机器人机械臂运动的机构。按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人产生动作，相当于人的肌肉、筋络。机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种基本类型，见表2-1。目前，除个别运动精度不高、重负载或有防爆要求的机器人采用液压、气压驱动之外，工业机器人大多采用电气驱动，而其中交流伺服电动机应用最广，且驱动器布置大都采用一个关节一个驱动器。任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体驱动方式输出力控制性能维修使用结构体积使用范围制造成本液压驱动压力高，可获得大的输出力油液不可压缩、压力、流量均容易控制，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制维修方便，液体

对温度变化敏感，油液泄漏易着火在输出力相同的情况下，体积比气压驱动方式小中、小型及重型机器人液压元件成本较高，油路比较复杂气压驱动气体压力低，输出力较小，如需输出力大时，其结构尺寸过大可高速运行，冲击较严重，精确定位困难。气体压缩性大，阻尼效果差，低速不易控制，不易与CPU连接維修简单，能在高温、粉尘等恶劣环境中使用，泄漏无影响体积较大中、小型机器人结构简单，工作介质来源方便，成本低电气驱动输出力较小或较大容易与CPU连接，控制性能好，响应快，可精确定位但控制系统复杂维修使用较复杂需要减速装置，体积较小高性能、运动轨迹要求严格的机器人成本较高任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体（3）传动单元驱动装置的受控运动必须通过传动单元带动机械臂产生运动，以精确的保证末端执行器所要求的位置、姿态和实现其运动。目前工业机器

人广泛采用的机械传动单元是减速器，与通用减速器相比，机器人关节

减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速

器。精密减速器使机器人伺服电动机在一个合适的速度下运转，并精确

地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，在提高机械本体刚性的同

时輪出更大的转矩。一般将RV减速器放置在基座、腰部、大臂等重负载

位置（主要用于20kg以上的机器人关节）；而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部等轻负载（主要用于20kg以下的机器人关节）。此外，机器

人还采用齿轮传动、链条（带）传动、直线运动单元等。任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体①谐波减速器谐波减速器（也称谐波传动）是利用一个构建的可控制的弹性变形来实现机械运动的传递。谐波减速器通常由三个基本构件组成，如图2-4所示，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有柔性滚动轴承的波发生器。在这3个基本

构件中可任意固定一个，其余一个为主动件一个为从动件（如刚轮固定不变，波发生器为主动件，柔轮为从动件）。和普遍

减速器相比，具有高精度、高承载力等优点，由于使用的材料

要少50%，其体积和重量至少减少1/3。任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开，周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿某一方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与钢轮的啮合状态也不断改变，啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入，周而复始地进行，柔轮的外齿数少于刚轮的内齿数，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转。如果柔轮比刚轮的齿数少两个，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而可实现大的减速比。任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体图2-4谐波传动原理图任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体②RV减速器与谐波传动相比，RV传动具有较高的疲劳强度和刚度以及较长的寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动，随着使用时间的增长，运动精度就会显著降低，故高精度机器人传动多采用RV减速器，且有逐渐取代谐波减速器的趋势。图2-5所示为

RV减速器结构示意图，主要由太阳轮（中心轮）、行星轮、转臂（曲柄轴）、转臂轴承、摆线轮（RV轮）、针齿、刚性盘与输出盘等零部件组成。任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体图2-5

RV减速器结构示意图任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体RV传动装置是由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成，是一封闭差动轮系。执行电动机的旋转运动由齿轮轴或太阳轮传递给两个渐开线行星轮，进行第一级减速；行星轮的旋转通过曲柄轴带动相距180º的摆线轮，从而生成摆线轮的公转。同时，由于摆线轮在公转过程中会受到固定于针齿壳上针齿的作用力而形成与摆线轮公转方向相反的力矩，进而造成摆线轮的自转运动，完成第二级减速。运动的输出通过两个曲柄轴使摆线轮与刚性盘构成平行四边形的等角速度输出机构，将摆线轮的转动等速传递给刚性盘及输出盘。任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体③带传动带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成，如图

2-6所示。带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。图2-6带传动示意图任务一工业机器人的基本组成

1.工业机器人本体带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传

动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体（4）ABB

IRB

1410工业机器人本体图2-7所示为ABB

IRB1410工业机器人系统，由控制柜、示教

器、机器人本体和外围设备组成。控制柜与示教器组成了ABB机器人系统的控制单元，机器人本体是ABB机器人系统的执行单元。图2-7

ABB

IRB1410工业机器人系统组成任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体该机器人系统的机器人本体为ABBIRB1410工业机器人，如图2-8所示，由六个转轴组成空间六杆开链机构，理论上可达空间任何一点。该机器人每一个轴都配有一个单独的伺服电机，并可单独控制一个轴进行运动。IRB1410机器人每个轴都会有旋转的极限角度，如表2-2所示，该机器人的工作范围如图2-9所示。图2-8

ABB

IRB1410型工业机器人任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体表2-2

IRB1410型机器人各轴旋转的极限角度动作位置动作类型移动范围轴1旋转动作+165º到-165º轴2手臂动作+110º到-110º轴3手臂动作+70º到-110º轴4手腕动作+160º到-160º轴5弯曲动作+120º到-120º轴6转向动作+400º到-400º任务一工业机器人的基本组成1.工业机器人本体图2-9

ABB

IRB1410工业机器人的工作范围02控制器任务一工业机器人的基本组成

2.控制器（1）控制器的基本功能如果说操作机是机器人的“肢体”，那么控制器则是机器人的“大脑”和“心脏”。机器人控制器是根据指令以及传感器信息控制机器人完成一定动作或作业任务的装置，是决定机器人功能和性能的主要因素，也是机器人系统中更新和发展最快的部分。它通过各种控制电路中硬件和软件的结合来操纵机器人，并协调机器人与周边设备的关系，其基本功能如下：任务一工业机器人的基本组成

2.控制器示教功能。包括在线示教和离线示教两种方式。记忆功能。存储作业顺序、运动路径和方式及与生产工艺有关的信息等。位置伺服功能。机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。坐标设定功能。可在关节、直角、工具等常见坐标系之间进行切换。与外围设备联系功能。包括输入/输出接口、通信接口、网络接口等。传感器接口。位置检测、视觉、触觉、力觉等。故障诊断安全保护功能。运行时的状态监视、故障状态下的安全保护和自诊断。任务一工业机器人的基本组成

2.控制器控制器是完成机器人控制功能的结构实现。依据控制系统的开放程度，机器人控制器可分为3类：封闭型、开放型和混合型。目前应用中的工业机器人控制系统，基本上部是封闭型系统（如日系机器人）或混合型系统（如欧系机器人）。按计算机结构、控制方式和控制算法的处理方法，机器人控制器又可分为集中式控制和分布式控制两种方式。任务一工业机器人的基本组成

2.控制器（2）ABB机器人IRC5控制器IRC5为ABB所推出的第五代机器人控制器，它的运动控制技术、TrueMove和QuickMove是精度、速度、周期时间、可编程性以及与外部设备同步性等机器人性能指标的重要保证。该控制器采用模块化设计概念，配备符合人机工程学的全新Windows界面装置，并通过MultiMove功能实现多台（多达4台）机器人的完全同步控制，为同类产品设立了最新技术标准。图2-10为IRC5紧凑型控制柜的实物图及其一些常见接口和按钮的说

明。控制柜与机器人本体之间的连接主要是电动机动力电缆与转数计数器电缆、用户电缆的连接，如图2-11所示。任务一工业机器人的基本组成2.控制器图2-10

IRC5紧凑型控制柜任务一工业机器人的基本组成2.控制器图2-11机器人本体与控制柜之间的连接03示教器任务一工业机器人的基本组成

3.示教器示教器（FlexPendant）也称示教编程器或示教盒，由硬件和软件组成，其本身就是一成套完整的计算机，通过集成电缆和连接器与控制器连接。用于处理与机器人系统操作相关的许多功能：运行程序；微动控制操纵器；修改机器人程序等。图2-12所示为ABB机器人系统的示教器FlexPendant，示教器有时也称为TPU或教导器单元，用于处理与机器人系统操作相关的许多功能，如运行程序、微动控制操纵器、生成和编辑程序等。FlexPendant由硬件（如按钮和控制杆）和软件组成，通过集成电缆和连接器与控制器模块连接，控制器上连接示教器电缆的接口位置参考上面的IRC5控制柜实物图（图2-10）中的“示教器电缆连接口”。任务一工业机器人的基本组成3.示教器图2-12示教器FlexPendant04末端执行器任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器末端执行器是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或夹持专用工具（如喷枪、扳手、焊接工具）进行操作的部件，它

具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。末端执

行器大致可分为夹钳式取料手、吸附式取料手和专用执行器三类。（1）夹钳式取料手夹持式手部与人手相似，是工业机器人广为应用的一种手部形式。它一般由手指（手爪）和驱动机构、传动机构及连接与支承元件组成，如图2-13所示，通过手指的开、合动作实现对物体的夹持。任务一工业机器人的基本组成4.末端执行器1—手指2——传动机构3——驱动装置4——支架5——工件图2-13夹钳式取料手的组成任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件，就是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个手指，也有三个或多个手指，其结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。指端是手指上直接与工件接触的部位，其结构形状取决于工件形状。常用的有V型指、平面指、尖指和特形指，如图2-14所示。任务一工业机器人的基本组成4.末端执行器(a)固定V型(b)滚柱V型(c)自定位V型(d)平面指(e)

尖指

(f)

特形指图2-14夹钳式取料手指端类型任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器（2）吸附式取料手吸附式取料手靠吸附力取料，根据吸附力的不同分为气吸附和磁吸附两种。吸附式取料手适应于大平面（单面接触无法抓取)、易碎（玻璃、磁盘)、微小（不易抓取）的物体，因此使用面较广。任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器①气吸附式取料手气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作的。与夹钳式取料手指相比，气吸附式取料手具

有结构简单、重量轻、吸附力分布均匀等优点。对于薄片状

物体的搬运更具有其优越性（如板材、纸张、玻璃等物体），广泛应用于非金属材料或不可有剩磁的材料的吸附。但要求

物体表面较平整光滑，无孔无凹槽。任务一工业机器人的基本组成4.末端执行器(a)真空吸附(b)气流负压气吸

(c)挤压排气负压气吸图2-15几种常见的气吸附取料手任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器②磁吸附式取料手磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料，因此只能对铁磁物体起作用，另外，对某些不允许有剩磁的零

件要禁止使用，所以磁吸附式取料手的使用有一定的局限性。任务一工业机器人的基本组成

4.末端执行器（3）专用执行器机器人是一种通用性很强的自动化设备，可根据作业要求完成各种动作，再配上各种专用的末端操作器后，就能完成各

种操作。如在通用机器人上安装焊枪就成为一台焊接机器人，

安装拧螺母机则成为一台装配机器人。目前有许多由专用电动、气动工具改型而成的操作器，如图2-16所示，有拧螺母机、焊

枪、电磨头、电铣头、抛光头、激光切割机等，形成一整套系

列供用户选用，使机器人胜任各种工作。任务一工业机器人的基本组成4.末端执行器图2-16专用末端操作器和电磁吸盘式换接器05工业计算机任务一工业机器人的基本组成

5.工业计算机所谓工业计算机，简单的来说，就是把计算机应用在工业中，主要用于工业控制、测试等方面。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如

CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题，如图2-17所示。工业计算机通常通过安装不同机器人品牌厂商的离线编程仿真软件，可以对工业机器人进行参数设置，也可进行离线编程实现工业机器人复杂轨迹编程与调试。任务一工业机器人的基本组成5.工业计算机图2-17工业计算机06安全组件任务一工业机器人的基本组成

6.安全组件工业机器人应用中常见的安全组件有安全围栏、关门检测传感器、三色报警灯、防碰撞传感器等，用以加强工业机器人工作过程中的安全保障。图2-18（a）所示安全防护栏起防护作用，工作站正常运行时，所有人员均需站在防护栏外。安全防护栏上还带有安装有关门检测传感器，在工业机器人在自动运行中有人员进入时，关门检测传感器会检测到信号，引发蜂鸣器鸣响进行报警，从而有效防止危险的发生。安全防护栏上还配有图2-18（b）所示的三色报警灯，当机器人处于手动模式时，三色报警灯的黄灯会出现闪烁，示意操作人员应注意安全；任务一工业机器人的基本组成

6.安全组件当机器人处于自动模式时，三色报警灯的绿灯会出现闪烁，示意系统运行正常；在自动模式下当检测到有人进入工作站时，机

器人会紧急停止，同时三色报警器会出现红灯闪烁和报警器报警，以保护操作人员的人身安全。工作站在机器人控制柜、总控制柜

和示教器上都设置有急停开关，可在发生危险时及时停止设备运

行。任务一工业机器人的基本组成

6.安全组件对有些特殊的工业机器人，如焊接工业机器人，为保证工业机器人及焊枪等设备安全，在机器人手部安装工具部位会附加一个防碰撞传感器，确保及时检测到焊枪与周边设备或人员发生碰撞并停机，如图2-18（c）所示。防碰撞传感器采用高吸能弹簧，确保设备具有很高的重复定位精度，在焊接轨迹示教重现时，作用非常明显。在实际工厂应用时，为确保焊接生产正常进行和焊接设备及部件的安全，防碰撞传感器是必备组件。任务一工业机器人的基本组成6.安全组件（a）安全防护栏（b）三色报警灯（c）防碰撞传感器图2-18安全防护组件谢谢观看！天津机电职业技术学院课程资源建设项目《工业机器人技术基础》主讲人：袁海亮、邵帅天津机电职业技术学院课程资源建设项目目录1234项目一

工业机器人技术概述项目三

ABB工业机器人的基本操作项目四

ABB工业机器人的I/O通信65项目六

ABB工业机器人程序编写项目五

ABB工业机器人的程序数据项目二

工业机器人的系统组成及技术参数项目二 工业机器人的系统组成及技术参数任务一 工业机器人的基本组成任务二 工业机器人的技术指标任务二

工业机器人的技术指标12主要技术指标工业机器人选型步骤任务二工业机器人的技术指标工业机器人的技术指标反映了工业机器人的使用范围和工作性能，是选择和使用机器人必须考虑的因素。尽管各机器人厂商所提供的

技术指标不完全一样，机器人的结构、用途和用户的要求也不尽相

同，但主要技术指标一般均为：自由度、工作空间、额定负载、最

大工作速度和工作精度等。表2-3是工业机器人行业四大巨头的市场

典型热销产品的主要技术参数。任务二工业机器人的技术指标表2-3工业机器人行业四巨头的典型热销产品参数FANUC

M-10iA机械结构6轴垂直多关节型最大速度J1210º/s最大负载10kgJ2190º/s工作半径1420mmJ3210º/s重复精度±0.08mmJ4400º/s安装方式落地式、倒置式J5400º/s本体质量130kgJ6600º/s动作范围J1340º动作范围J4380°J2250ºJ5380°J3445ºJ6720°任务二工业机器人的技术指标YASKAWMA1400机械结构6轴垂直多关节型最大速度S轴220º/s最大负载6kgL轴220º/s工作半径1434mmU轴220º/s重复精度±0.

08

mmR轴410º/s安装方式落地式、倒置式B轴410º/s本体质量130k«T轴610º/s动作范围S轴-170°~+170°动作范围R轴-150°~+150°L轴-90°~+155°B轴-45°~+180eU轴-175°~+190°T轴-200°~+200°任务二工业机器人的技术指标ABB

IRB

1410机械结构6轴垂直多关节型最大速度轴1141º/s最大负载5kg轴2141º/s工作半径1450mm轴3141º/s重复精度±0.05mm轴4280º/s安装方式落地式、倒置式轴5280º/s本体质量170kg轴6280º/s动作范围轴1-170°~+170°动作范围轴4-150°~+150°轴2-70°~+70°轴5-115°~+115°轴3-65°~+70°轴6-300°~+300°任务二工业机器人的技术指标KUKA

KR5

arc机械结构6轴垂直多关节型最大速度A1154º/s最大负载5kgA2154º/s工作半径1411mmA3228º/s重复精度±0.04mmA4343º/s安装方式落地式、倒置式A5384º/s本体质量127kgA6721º/s动作范围A1±155°动作范围A4±350°A2-180°~+65°A5±130°A3-15°~+158°A6±350°01主要技术指标任务二工业机器人的技术指标

1.主要技术指标（1）自由度。物